Природний радіоактивний фон Землі

На біосферу Землі безупинно діє космічне випромінювання, а також потоки альфа- і бета-частинок, гамма-квантів у результаті випромінювання різних радіонуклідів, розсіяних у земній корі, воді підземних джерел, ріках, морях і океанах у повітрі. Крім того, радіонукліди входять до складу живих організмів. Сукупність випромінювань цих радіоактивних джерел називається природним або природним радіоактивним фоном.

Найбільш розповсюджені на Землі радіонукліди - це ²²⁰Rn, ²²²Rn і ⁴⁰К, а також радіонукліди, що складають ряди урану.

Радіаційний фон Землі визначається в основному наступними природними джерелами (у % зазначений внесок відповідного джерела в загальний фон):

²²⁰Rn і ²²²Rn – 50%

⁴⁰К – 15%

космічні промені – 15%

нукліди ряду урану – 20%

Ізотоп радону ²²²Rn дає альфа-випромінювання 5,5 МеВ на нуклон, що супроводжується випущенням гамма-фотонів 0,5 МеВ. В масі стабільного ⁴⁰К утримується 0,01% ізотопу ⁴⁰К, ядра якого розпадаються з утворенням ⁴⁰Са, бета-випромінювання і гамма-квантів. Цей ізотоп калію утримується в ґрунті, добривах, а також у головному мозку, м'язах, селезінці і кістковому мозку.

Який вміст ізотопу ⁴⁰К в організмі людини? В організмі людини утримується близько 0,3 % К стосовно його маси. Так у людини масою 70 кг утримується в організмі близько 210 г К и 0,021 г радіонукліда ⁴⁰К. Період напіврозпаду ⁴⁰К складає 1,3  10⁶ років! Можна розрахувати, що щосекунди в нашому організмі розпадається 5  10⁵ атомів ⁴⁰К, а в добу 43010⁶! Але це не представляє для нас не тільки ніякої небезпеки, але і, очевидно, є необхідним для розвитку організму, тому що зародження і розвиток життя на Землі в цілому завжди супроводжувалося цим процесом.

Космічні промені виникають у результаті міжзоряних і галактичних подій і активності Сонця. Космічне випромінювання складається з потоків протонів високих енергій, альфа-частинок, ядер деяких елементів, потоків електронів, фотонів і нейтронів. Магнітне поле Землі відхиляє низько енергетичні заряджені частки. Частки високих енергій, взаємодіючи з атмосферою, утворять у результаті ядерних реакцій цілу серію радіонуклідів ³Н, ⁷Be, ²²Na і ін. і потоки нейтронів і протонів. Утворяться космічні зливи, що складають вторинне космічне випромінювання, що проникає в нижні шари атмосфери. На біосферу впливає іонізуючий компонент вторинного космічного випромінювання. Воно дає 1,9-2,5 іонізації / см³ за 1 с на рівні моря; у горах у 2-3 рази вище.

Діапазон еквівалентних доз для людини від природних джерел, що створюють радіоактивне тло, мкЗв за рік:

зовнішнє опромінення; внутрішнє опромінення;

космічні промені – 300 ⁴⁰K – 180

⁴⁰К – 120 ²²²Rn – 800

ряди ²³⁸U і ²³²Th – 230 ²¹⁰Rn – 130.

Середня потужність дози опромінення від усіх джерел природної радіації на гонади, гаверсові кісткові канали і кістковий мозок людини як найбільш чуттєві тканини до дії радіації складає близько 200 мбер у рік (2 мЗв у рік).

О днак радіаційний фон в залежності від місця розташування, часу року, наявності промислових підприємств і ін. може мінятися в значних межах. Так, у містах потужність дози фонового випромінювання складає в середньому близько 20 мкр/година і може мінятися в 2 і більш рази в різних районах міста. На мал. 11.4 представлені джерела радіації і дози природного тла і тла, викликаного активною діяльністю людини при нормальних умовах функціонування.

Важливо відзначити, що природний радіоактивний фон, роблячи вплив на розвиток життя на Землі, є невід'ємною частиною сфери існування людини. В умовах радіоактивного фону відбуваються такі процеси, як розподіл одноклітинних організмів і кліток, розвиток ембріонів комах, ріст і розвиток вищих рослин і тварин.